Back to chapter

5.16:

Sentromerdeki Histon Varyantları

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Histone Variants at the Centromere

Languages

Share

Sentromer, her kromozomda bulunan, daraltılmış bir bölgedir;burada, hücre bölünmesinin anafazı sırasında kromatitlerin aslına uygun şekilde ayrılmasını sağlamak için kinetokor ve mikrotübüller bir araya gelir. Çoğu ökaryotta, sentromer iki kromatin bölgesine bölünür:sentromer çekirdeği ve perisentrik heterokromatin bölgesi. Tüm ökaryotlarda sentromer çekirdeği, sentromer protein A veya CENP-A olarak adlandırılan, bir çekirdek histonu H3 varyantı içerir.Diğer üç çekirdek histonu olan H2A, H2B, H4 ile birlikte CENP-A, sentromere özgü nükleozomu oluşturur. CENP-A’nın işlevsel C-terminal kat bölgesi, ökaryotlar arasında yüksek oranda korunmuştur. Ancak, proteinin N-terminal kuyruğu, hem boyut hem de dizi açısından önemli farklılıklar gösterir.Sakkaromiçes serevisia mayasındaki sentromer çekirdekleri, tek bir mitotik iğsiye bağlı tek bir CENP-A nükleozomu içerir. Bu nedenle, bunlar nokta sentromerler olarak adlandırılır. Bu çekirdek sentromer bölgesi, yaklaşık 125 baz çift, AT-zengini perisentrik DNA dizileri ile çevrilidir.Bu bölge, metillenmiş histon H3 içeren nükleozomlarla karakterizedir. Sentromer kromatini, kinetokor ve mikrotübüller ile etkileşim için, CENP-A içeren nükleozomları açığa çıkaran üç boyutlu bir yapı oluşturur. Buna karşılık, insan kromozomlarının sentromer çekirdeği, değişimli olarak sıralanmış CENP-A nükleozomlarına ve normal H3 nükleozomlarına sahiptir.Bu, normal H3 nükleozomları dimetillenmiştir. Bu sırayla değişen bloklar, beş megabaz uzunluğuna ulaşabilir ve çoğunlukla, perisentrik heterokromatin DNA ile çevrili, alfa uydu DNA adı verilen, kısa ve tekrarlanan AT-zengini DNA dizileri içerir. CENP-A’nın nükleozomlara yüklenmesinin zamanlaması da türler arasında farklılık gösterir.Örneğin, insanlarda anafaz ve G1 fazları arasında yüklenirken, bitkilerde yükleme geç G2 fazında gerçekleşir.

5.16:

Sentromerdeki Histon Varyantları

Histon varyantları, yapısal ve sekans varyasyonlarına sahip histon proteinleridir. Bu varyantlar, nükleozomlardaki kanonik histon muadillerinin yerini alan "mutant" formlar olarak kabul edilebilir. Histon varyantları üzerindeki spesifik translasyon sonrası modifikasyonlar, daha fazla kromatin karmaşıklığı sağlar ve dokuya özgü gen ekspresyonunu düzenler. En yaygın histon varyantları histon H2A, H2B ve bağlayıcı histon H1 aileleridir. Bununla birlikte, histon H3 varyantlarının çeşitli varyantları da giderek daha fazla çalışılmaktadır.

Histon H3 varyantı: CENP-A

Centrosomal kromatin, kanonik histon H3 ile %60 benzerlik gösteren CENP-A adı verilen özel bir histon proteini içerir. Kinetokor montajı ve daha sonra mikrotübüllerin bağlanması için gereklidir. Ayrıca CENP-A'nın sentromere kimliğini korumak için epigenetik bir işaret olarak hareket ettiği varsayılmaktadır. CENP-A, cenp-a hedefleme alanı (CATD) aracılığıyla sentromere tarafından tanınır ve hedeflenir.

İn vitro çalışmalar, sentromerik nükleozomların, iki kopya H2A, H2B ve H4 histonları ile birlikte iki kopya CENP-A ile oktomerler oluşturduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, farklı ökaryotlarda yapılan yeni çalışmalar, CENP-a içeren nükleozomların yapısı için birkaç rakip modele yol açmıştır. Hemizom modeline göre, nükleozom her histonun sadece bir kopyasını içerir ve bir tetramer oluşturur. Ek olarak, son çalışmalar CENP-a nükleozomlarının hücre döngüsü tarafından düzenlendiğini göstermiştir. S fazında oktamerler ve hücre döngüsünün diğer fazlarında hemizomlar olarak bulunurlar.

CENP – A fonksiyonlarının deregülasyonu, kromozom instabilitesi ve kanser ile bağlantılıdır. Birkaç kanıt, kolon kanseri, adenokarsinom, testis germ hücreli tümörleri, meme kanseri ve hepatoselüler karsinomda CENP-A'nın aşırı ekspresyonunu göstermektedir.

Suggested Reading

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 203-204
  2. Vardabasso, Chiara, Dan Hasson, Kajan Ratnakumar, Chi-Yeh Chung, Luis F. Duarte, and Emily Bernstein. "Histone variants: emerging players in cancer biology." Cellular and molecular life sciences 71, no. 3 (2014): 379-404.